O futuro da mineração sustentável de elementos de terras raras

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fonte:AZO Mining
O que são elementos de terras raras e onde são encontrados?
Os elementos de terras raras (REEs) compreendem 17 elementos metálicos, compostos por 15 lantanídeos da tabela periódica:
Lantânio
Cério
Praseodímio
Neodímio
Promécio
Samário
Európio
Gadolínio
Térbio
Disprósio
Hólmio
Érbio
Túlio
Itérbio
Utécio
Escândio
Ítrio
A maioria deles não é tão rara como o nome do grupo sugere, mas foram nomeados nos séculos XVIII e XIX, em comparação com outros elementos “terrestres” mais comuns, como cal e magnésia.
O cério é o REE mais comum e mais abundante que o cobre ou o chumbo.
No entanto, em termos geológicos, os REE raramente são encontrados em depósitos concentrados, uma vez que as camadas de carvão, por exemplo, estão a tornar a sua exploração economicamente difícil.
Em vez disso, eles são encontrados em quatro tipos principais de rochas incomuns; carbonatitos, que são rochas ígneas incomuns derivadas de magmas ricos em carbonato, ambientes ígneos alcalinos, depósitos de argila com absorção de íons e depósitos de placers portadores de monazita-xenotima.
A China extrai 95% dos elementos de terras raras para satisfazer a demanda por estilos de vida de alta tecnologia e energia renovável
Desde o final da década de 1990, a China tem dominado a produção de REE, utilizando os seus próprios depósitos de argila de absorção de iões, conhecidos como “Argilas do Sul da China”.
É econômico para a China fazer isso porque os depósitos de argila são simples de extrair REEs usando ácidos fracos.
Os elementos de terras raras são usados ​​em todos os tipos de equipamentos de alta tecnologia, incluindo computadores, aparelhos de DVD, telefones celulares, iluminação, fibra ótica, câmeras e alto-falantes, e até mesmo equipamentos militares, como motores a jato, sistemas de orientação de mísseis, satélites e sistemas anti-mísseis. -defesa antimísseis.
Um objetivo do Acordo Climático de Paris de 2015 é limitar o aquecimento global a menos de 2 ˚C, de preferência 1,5 ˚C, níveis pré-industriais. Isto aumentou a procura por energias renováveis ​​e carros eléctricos, que também requerem REE para funcionar.
Em 2010, a China anunciou que iria reduzir as exportações de REE para satisfazer o seu próprio aumento na procura, mas também manteria a sua posição dominante no fornecimento de equipamento de alta tecnologia ao resto do mundo.
A China também está numa posição económica forte para controlar o fornecimento de REE necessários para energias renováveis, como painéis solares, turbinas eólicas e de energia das marés, bem como veículos eléctricos.
Projeto de captura de elementos de terras raras de fertilizante de fosfogesso
O fosfogesso é um subproduto do fertilizante e contém elementos radioativos que ocorrem naturalmente, como urânio e tório. Por esse motivo, é armazenado indefinidamente, com riscos associados de poluição do solo, do ar e da água.
Portanto, pesquisadores da Penn State University desenvolveram uma abordagem de vários estágios usando peptídeos projetados, sequências curtas de aminoácidos que podem identificar e separar com precisão os REEs usando uma membrana especialmente desenvolvida.
Como os métodos tradicionais de separação são insuficientes, o projeto visa desenvolver novas técnicas, materiais e processos de separação.
O projeto é liderado por modelagem computacional, desenvolvida por Rachel Getman, investigadora principal e professora associada de engenharia química e biomolecular em Clemson, com as investigadoras Christine Duval e Julie Renner, desenvolvendo as moléculas que se ligarão a REEs específicos.
Greenlee analisará como eles se comportam na água e avaliará o impacto ambiental e os diferentes potenciais econômicos sob condições variáveis ​​de projeto e operação.
A professora de engenharia química Lauren Greenlee afirma que: “hoje, cerca de 200.000 toneladas de elementos de terras raras estão presos em resíduos de fosfogesso não processados ​​somente na Flórida”.
A equipa identifica que a recuperação tradicional está associada a barreiras ambientais e económicas, sendo atualmente recuperados a partir de materiais compósitos, que requerem a queima de combustíveis fósseis e exigem muita mão-de-obra.
O novo projecto centrar-se-á na sua recuperação de forma sustentável e poderá ser implementado em maior escala para obter benefícios ambientais e económicos.
Se o projecto for bem sucedido, também poderá reduzir a dependência dos EUA da China no fornecimento de elementos de terras raras.
Financiamento do Projeto da Fundação Nacional de Ciência
O projeto Penn State REE é financiado por uma doação de quatro anos de US$ 571.658, totalizando US$ 1,7 milhão, e é uma colaboração com a Case Western Reserve University e a Clemson University.
Maneiras alternativas de recuperar elementos de terras raras
A recuperação de ERR é normalmente realizada utilizando operações de pequena escala, geralmente por lixiviação e extração por solvente.
Embora seja um processo simples, a lixiviação requer uma grande quantidade de reagentes químicos perigosos, sendo por isso indesejável comercialmente.
A extração por solvente é uma técnica eficaz, mas não é muito eficiente porque é trabalhosa e demorada.
Outra forma comum de recuperação de REE é através da agromineração, também conhecida como e-mineração, que envolve o transporte de resíduos eletrónicos, como computadores, telefones e televisões antigos, de vários países para a China para extração de REE.
De acordo com o Programa das Nações Unidas para o Ambiente, mais de 53 milhões de toneladas de lixo eletrónico foram geradas em 2019, com cerca de 57 mil milhões de dólares em matérias-primas contendo REE e metais.
Embora muitas vezes apontado como um método sustentável de reciclagem de materiais, não deixa de ter o seu próprio conjunto de problemas que ainda precisam de ser ultrapassados.
A agromineração requer muito espaço de armazenamento, usinas de reciclagem, resíduos de aterros após a recuperação de REE e envolve custos de transporte, que exigem a queima de combustíveis fósseis.
O Projecto da Penn State University tem o potencial de superar alguns dos problemas associados aos métodos tradicionais de recuperação de REE se puder satisfazer os seus próprios objectivos ambientais e económicos.



Horário da postagem: 03/03/2022